非等向性矽材環式振動陀螺儀之研製

Abstract

本文研究主題為利用微積電製程在(100)矽晶圓上製作高深寬比、150μm厚之環式振動式陀螺儀，並以7740玻璃製作陀螺儀之基座。由於(100)矽晶圓並非等向性材料，故其 與 兩模態共振頻率並不一致。為解決此問題，本實驗引入一種變動寬度之新式環形振子。此外，加入四種不同的支撐架，藉由實驗結果判斷最為可行的設計。 製作過程中，以BOE進行7740玻璃的溼式蝕刻，提供環形振子振動所需的空間；以陽極接合法，進行玻璃與矽材的結合；以ICP進行矽材的乾式蝕刻，製作出陀螺儀之主要結構；定義抵抗蝕刻的擋罩圖案則採用微影技術、金屬化等製程來進行。本文中提供各製程所需之成功參數。最後將可完成直徑10mm，含基座厚度為750μm 之小型陀螺儀。

This thesis presents the fabrication of a 150um tall (100) single-crystal silicon ring gyroscope with high aspect-ratio fabricated by MEMS technology. A new design of vibrating ring will be introduced to ensure the resonance frequency of both and molds being the same. Four kinds of support springs are designed and put into experiment to find out the best one. All the recipes and methods for the MEMS processes in this experiment will be described, such as BOE wet etch, ICP dry etch, photolithography, anodic bonding, and metallization.